Михаил Стародумов
Кто придумал велосипед, или Самые популярные изобретения из прошлых веков, которые актуальны и сегодня
Американские горки
Американские горки (в некоторых странах Европы – Русские горки) – русское название одного из самых популярных аттракционов в парках развлечений.
Представляют собой железнодорожную систему специальной конструкции, спроектированной так, чтобы состав вагонеток с пассажирами, проходящий по ней, резко изменял направление и скорость движения. Так как вагонетки не имеют собственного источника энергии, то для ускорения используется преобразование потенциальной энергии состава в кинетическую и наоборот. Термин «американские горки» используется в России потому, что в виде, близком к современному, они были впервые сконструированы в США и получили там очень широкое распространение. Американские горки были разработаны и запатентованы изобретателем Джоном Тейлором под названием «Наклонная железная дорога» и впервые открыты в Кони-Айленде в 1884 году. Однако более известно имя ЛаМаркуса Эдна Томпсона, который запатентовал более 30 инноваций, относящихся к американским горкам, и построил несколько десятков горок в Соединённых Штатах.
Английская булавка
Уолтер Хант (1796–1859) – американский механик и изобретатель, имея долг в $15, не знал, как его вернуть. Размышляя на эту тему, он в задумчивости машинально крутил в руках кусок металлической проволоки, случайно оказавшимся у него в руках. Кусок проволоки превратился в петлю-спираль с двумя окончаниями, одно из которых напоминало иглу. На второй конец просился замок, за который цеплялась бы игла. Через короткое время Хант придумал его. А затем, 10 апреля 1849 года, запатентовал изобретение, названое им «штырьком для платья» и спешно проданное.
Уже осенью того же года предприимчивый британец Чарльз Роули, владелец фирмы по производству оконной фурнитуры Charles Rowley & Co Ltd, существующий, кстати, и по сей день, запатентовал аналог булавки Ханта у себя на родине, раструбив об этом на весь мир. С тех пор булавка и называется английской, хотя по справедливости ее следовало бы назвать американской.
Анестезия
Кроуфорд Уильямсон Лонг (1815–1878) – американский врач и фармацевт первым применил ингаляционный диэтиловый эфир в качестве анестезирующего средства. Хотя его работа была неизвестна за пределами узкого круга коллег в течение нескольких лет, он в настоящее время признан в качестве первого врача, который применил эфирный наркоз для хирургического вмешательства.
Свое изобретение Лонг придумал благодаря своей наблюдательности. Молодые люди из его компании устраивали веселые вечеринки. Под влиянием эфира на таких вечеринках часто возникали потасовки, во время которых их участники непременно должны были испытывать боль, однако потом никто из них не помнил о каких-либо неприятных ощущениях. Одному из пациентов Лонга уже несколько раз назначали операцию по удалению двух кист на шее, но каждый раз операцию приходилось отменять, потому что пациент панически боялся боли. И тогда Лонг вспомнил о безболезненных ударах, полученных на «эфирных вечеринках». Он пригласил пациента на очередную вечеринку, убедился, что эфир не оказывает на него нежелательного воздействия, а затем уговорил пациента лечь на операционный стол. 30 марта 1842 года Лонг смочил эфиром полотенце, дал пациенту подышать через него, а когда тот потерял сознание, удалил одну из кист. Больной ничего не почувствовал. Придя в себя, он просто не мог поверить в случившееся. Чтобы доказать, что операция состоялась, Лонгу пришлось продемонстрировать удаленную кисту. После этого Лонг стал давать эфир во время операции и другим своим пациентам. В каждом случае операции выполнялись в присутствии многочисленных свидетелей, подтверждавших происходившее – этот факт имел большое значение для того, что происходило в дальнейшем. В декабре 1845 года Лонг впервые применил обезболивание в акушерстве. Таким образом в 26 лет он стал первым врачом в истории медицины, применившим анестезию при хирургических вмешательствах, а в 29 лет – первым, использовавшим её в акушерской практике.
Под термином «наркоз» понимается именно общее обезболивание организма. Когда говорят о локальном (местном) обезболивании, употребляется термин «местная анестезия» или местное обезболивание.
Первыми в мире эфирный наркоз в хирургии для проведения операций успешно применили независимо друг от друга русские учёные Фёдор Иноземцев (7 февраля 1847 года) и Николай Пирогов (14 февраля того же года). В том же году оба русских хирурга, относившиеся друг к другу как к соперникам и конкурентам, выполнили по нескольку десятков успешных операций с применением такого наркоза.
Несколько ранее (в 1846 году) дантист Г. Уэлс из США стал первым в мире человеком, который подвергся хирургической манипуляции, находясь под воздействием обезболивающего средства – закиси азота или «веселящего газа». Уэлсу удалили зуб, но боли он не почувствовал. Уэлс вдохновился удачным опытом и стал пропагандировать новый метод. Однако повторная публичная демонстрация действия химического анестетика завершилась крахом. Уэлсу не удалось завоевать лавры первооткрывателя наркоза.
Исследованием болеутоляющего действия серного эфира заинтересовался У. Мортон, практиковавший в области стоматологии. Он осуществил серию удачных опытов на себе и 16 октября 1846 года погрузил в состояние наркоза первого пациента. Была проведена операция по безболезненному удалению опухоли на шее. Событие получило широкий резонанс. Мортон запатентовал своё нововведение. Он официально считается изобретателем наркоза и первым в истории медицины анестезиологом.
Первым российским врачом, рискнувшим испытать передовой метод на своих пациентах, был Федор Иванович Иноземцев. В 1847 году он произвёл несколько сложных полостных операций над пациентами, погруженными в медикаментозный сон. Поэтому он является первооткрывателем наркоза в России.
В начале 1830 годов был открыт хлороформ. Новый вид наркоза с помощью хлороформа был официально презентован медицинской общественности 10 ноября 1847 года. Его изобретатель шотландский акушер Д. Симпсон активно внедрял обезболивание рожениц, чтобы облегчить процесс родов. Существует предание, что первой девочке, появившейся на свет безболезненно, дали имя Анастезия. Симпсон по праву считается основателем акушерской анестезиологии. Хлороформный наркоз был намного удобнее и выгоднее, чем эфирный. Он быстрее погружал человека в сон, оказывал более глубокое воздействие. Для него не нужна была дополнительная аппаратура, достаточно вдохнуть пары со смоченной в хлороформе марли.
Аппарат Илизарова
Это медицинский аппарат для лечения травм.
Гавриил Илизаров родился в Беловеже Белостокского воеводства Польши, где жила семья его матери и где после службы в Красной Армии во время Гражданской войны осел его отец. В 1939 году он стал студентом Симферопольского медицинского института, который окончил в 1944 году. Получив диплом врача, начал работу в районной больнице в селе Долговка и, пройдя много ступеней и лет, в 1987 году стал директором Всесоюзного Курганского научного центра восстановительной травматологии и ортопедии.
Когда он заведовал хирургическим отделением Кур ганского областного госпиталя для инвалидов войны, то видел сотни солдат с последствиями повреждений костей, которым проводимое лечение практически не давало результата. И тогда Г. А. Илизаров предложил свой, принципиально новый способ сращивания костей при переломах. Причем на свой аппарат он получил авторское свидетельство. Использование аппарата Илизарова повысило эффективность и заметно сократило сроки лечения переломов.
Аппарат он изобрел в 1950 году. Это металлические кольца, на которых крепятся спицы, проходящие через костную ткань. Кольца соединены механическими стержнями, позволяющими менять их ориентацию со скоростью порядка одного миллиметра в день. Рассчитывая на широкое применение своего аппарата, Г. А. Илизаров унифицировал его узлы и детали. Для каждого случая врачи монтируют из весьма ограниченного числа деталей особую разновидность аппарата. Он применяется для лечения травм, переломов, врожденных деформаций костной ткани, при эстетических операциях в ортопедической косметологии по удлинению и выпрямлению ног.
Но понадобилось полтора десятка лет, чтобы этот метод получил всеобщее признание. За выдающиеся достижения Илизарову была присвоена степень доктора медицинских наук без получения звания кандидата. Защита диссертации состоялась в Перми в сентябре 1968 года. В диссертации был обобщен накопленный за многие годы опыт успешного лечения тысяч больных.
С 1982 года началось внедрение метода Илизарова в практику ведущих зарубежных стран. Итальянская фирма «Медикл Пластик» купила лицензию на право изготовления и продажи аппарата Илизарова в странах Западной Европы, а также в Бразилии и Аргентине. Итальянская АSАМI (Ассоциация по изучению аппарата и метода Илизарова) приняла решение о проведении постоянных международных курсов по обучению данному методу. Директором курсов был единодушно утвержден Г. А. Илизаров.
Атомная бомба
«Проект Манхэттен» – кодовое название программы США по разработке ядерного оружия, осуществление которой началось 17 сентября 1943 года.
Перед этим исследования велись в «Урановом комитете» с 1939 года. В проекте принимали участие учёные из Соединённых Штатов Америки, Великобритании, Германии и Канады. Руководили проектом американский физик Роберт Оппенгеймер и генерал Лесли Гровс.
Для того чтобы скрыть назначение вновь созданной структуры, в составе военно-инженерных войск армии США был сформирован Манхэттенский инженерный округ, а Гровс (до той поры полковник) был произведён в бригадные генералы и назначен командующим этим округом, по имени которого и весь проект получил своё название.
Первое испытание ядерного взрывного устройства «Тринити» на основе плутония-239 (в ходе испытания тестировалась именно плутониевая бомба имплозивного типа) было проведено в штате Нью-Мексико 16 июля 1945 года (полигон Аламогордо). После этого взрыва Гровс очень показательно ответил на слова Оппенгеймера: «Война кончена», – он сказал: «Да, но после того, как мы сбросим ещё две бомбы на Японию».
В рамках проекта были созданы три атомные бомбы: плутониевая «Штучка» (взорвана при первом ядерном испытании), урановый «Малыш» (сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года) и плутониевый «Толстяк» (сброшена на Нагасаки 9 августа 1945 года).
Бомба «Малыш» была ядерным боезарядом пушечного типа. Сомнений в работе пушечной схемы не было, поэтому её испытания на полигоне не проводились. Бомба «Малыш» была сброшена на Хиросиму 6 августа 1945 года.
Безоболочечное ядерное взрывное устройство «Штучка» на основе плутония-239 и имплозивной схемы «Вариант III» было взорвано во время испытания «Тринити» на полигоне Аламогордо в штате Нью-Мексико 16 июля 1945 года. Испытание показало, что выбранный «Вариант III» имплозивной схемы сработал и достаточно надёжен. Вариант этого устройства, оформленный в корпус авиабомбы «Толстяк», был сброшен на Нагасаки 9 августа 1945 года.
Манхэттенский проект создавался с единственной военной целью: создать атомную бомбу к лету 1945 года. Все усилия военных, учёных и инженеров были направлены на создание работающего атомного оружия. Все расчёты, опыты и исследования в области атомного ядра, ядерной энергии велись только в том направлении, которое вело к конечной цели. Все другие побочные научные изыскания, исследования и варианты отбрасывались из-за жёстких сроков и ограниченности человеческих и материальных ресурсов.
Так как Манхэттенский проект выполнил свою единственную задачу, в сентябре 1945 года после окончания Второй мировой войны Лос-Аламос стали покидать учёные, возвращаясь к своим прежним научным работам. Сменивший Роберта Оппенгеймера на посту научного директора Лос-Аламосской лаборатории Норрис Брэдбери ещё в течение года с трудом поддерживал работу лаборатории, занимая оставшихся ученых теоретическими задачами в области термоядерного синтеза и улучшениями имевшихся атомных бомб до тех пор, пока в высших политических кругах не было принято решение, что делать с атомным оружием, кто будет осуществлять контроль за его хранением и разработкой, и как будет это всё финансироваться.
Атомные часы
Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) – подразделение Управления по технологиям США, одного из агентств Министерства торговли США. Штаб-квартира организации располагается в Гейтерсберге.
В задачу института входит «продвигать» инновационную и индустриальную конкурентоспособность США путём развития наук об измерениях, стандартизации и технологий с целью повышения экономической безопасности и улучшения качества жизни. Вместе с Американским национальным институтом стандартов (ANSI) участвует в разработке стандартов и спецификаций к программным решениям используемым как в государственном секторе США, так и имеющим коммерческое применение.
Четыре научных работника NIST получили Нобелевские премии по физике: Уильям Д. Филлипс (1997), Эрик А. Корнелл (2001), Джон Л. Холл (2005) и Дэвид Дж. Уайнленд (2012). Это наибольшее количество нобелевских лауреатов в отдельной правительственной лаборатории США. Все четыре лауреата были награждены за работы, связанные с лазерным охлаждением атомов, что имеет непосредственное отношение к разработке и развитию технологии атомных часов.
Атомные часы (молекулярные, квантовые часы) – прибор для измерения времени, в котором в качестве периодического процесса используются собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул.
Атомные часы важны в навигации. Определение положения космических кораблей, спутников, баллистических ракет, самолётов, подводных лодок, а также передвижение автомобилей в автоматическом режиме по спутниковой связи (GPS, ГЛОНАСС, Galileo) невозможны без атомных часов. Атомные часы используются также в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, в том числе в базовых станциях мобильной связи, международными и национальными бюро стандартов и службами точного времени, которые периодически транслируют временные сигналы по радио.
С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Согласно этому определению, атом цезия-133 является стандартом для измерений времени и частоты. Точность определения секунды определяет точность определения других основных единиц, таких как, например, вольт или метр, содержащих секунду в своём определении.
Специалисты Национального института стандартов и технологий США установили мировой рекорд, доведя точность атомных часов на основе стронция до отклонения на одну секунду за 15 миллиардов лет (что приблизительно соответствует возрасту Вселенной). Точность предыдущих часов, созданных ими же в 2014 году, была в три раза меньше – отклонение составляло одну секунду на 5 миллиардов лет.
В этих измерительных приборах аналогом «тиканья» механических часов выступают перемещения атомов стронция в пространственной решетке, созданной с помощью лазера. За одну секунду атомы совершают 430 миллиардов таких переходов.
Несмотря на то что такие часы имеют гораздо большую точность, в стабильности их работы еще необходимо удостовериться на практике. Поэтому в мире на данный момент более распространены часы на основе цезия, а не стронция. Они работают с погрешностью в одну секунду на несколько десятков миллионов лет. C 1967 года в Международной системе единиц измерения принято, что секунда – это 9 192 631 770 переходов, которые совершает атом цезия-133.
Как отмечается в заявлении американских физиков, многие уже ставшие привычными технологии, такие как мобильные телефоны, приемники сигнала спутниковой системы глобального позиционирования (GPS) и даже система электроснабжения, полагаются именно на атомные часы. По словам ученых, даже небольшое улучшение в работе этого прибора ведет к появлению новых технологий.
Банка Мейсона
Это банка с завинчивающейся крышкой для консервирования.
Название «банка Мейсона» относится к литым консервным банкам из стекла, горлышки которых имеют внешнюю резьбу. На эту резьбу надевается металлический обруч, смысл которого – прижим железной крышки к банке. С внутренней стороны крышки находится резиновая прокладка, за счет которой закрытие получается герметичным. Как правило, кольца и крышки можно купить вместе с банками Мейсона. Кольца допустимо использовать неоднократно, крышки же делаются одноразовыми. Приобрести их не проблема.
В массовое производство чаще запускаются контейнеры для консервов из пластика и жестяные банки, банки Мейсона шире распространены в изготовлении домашней консервации. Придумал эти сосуды Джон Лэндис Мейсон (1832–1902), известный жестянщик в Филадельфии XIX века.
История баночек Mason началась в 1858 году, когда предприимчивый нью-йоркский кузнец Джон Л. Мейсон изобрел машину, которая смогла нарезать металлические заготовки для крышечек. Эти специальным образом прорезиненные крышечки позволили совершить миниреволюцию в процессе консервирования. Баночки Mason герметично закрываются благодаря металлическому обручу и прорезиненной крышке, делая процесс консервации максимально простым, достаточно лишь вручную завернуть крышечку.
Крышки и обручи продаются как в комплекте с самими баночками, так и отдельно от них, так как саму крышку для консервации можно использовать только 1 раз, после чего ее следует сменить. Металлические части не контактируют с находящимися внутри продуктами, а значит, возможная ржавчина не попадает в пищу. Если вы используете баночку в других целях, пользоваться одной крышкой можно долго.
Банкомат
Потребность в банкомате появилась уже в начале XX века. Нужна была машина, которая сможет выполнять кассовые операции без участия человека. Многие хотели сконструировать такой аппарат. Сделал это Лютер Джордж Симьян в 1939 году. Именно он положил начало истории банкоматов. Симьян первым создал машину, которая могла принимать наличные и через которую можно было оплатить квитанции. Назвал он ее банкограф.
Внутри Симьян вмонтировал маленький фотоаппарат для фотографирования денег. На каждом снимке ставились время и дата. Каждому клиенту выдавалась квитанция о получении средств. Изобретатель уговорил руководство одного из банков провести испытание первого в истории банкомата. Банкомат был просто «волшебным ящиком», который не мог: ни принять платеж, не имел связи с банком, не мог занести деньги на счет, а просто выдавал деньги всем, кто хорошо попросит. Этот банкомат почти полгода простоял в одном из отделений банка.
Прорыв в истории банкоматов произошел, когда изобретатель Дональд Ветцел придумал всем известные пластиковые карты с магнитной полосой, в которой находилась вся необходимая информация о владельце и его операциях. Стоили они дорого, и распространяли их только очень крупные банки. В 1973 году банкомат был официально запатентован. За свое изобретение в 2005 году Дональд Ветцел получил орден Британской империи от самой королевы.
Барометр
Барометр (от греческих слов «тяжесть» и «измеряю») – это прибор для измерения атмосферного давления, а поскольку погода на улице связана с атмосферным давлением, то можно смело говорить о барометре, как о предсказателе погоды. Изобретен барометр был еще в 1644 году итальянцем, учеником Галилея, Эванджелистом Торричелли. И вот уже несколько веков барометр с успехом используется в различных отраслях науки и техники, а также в быту.
Принцип работы барометра заключается в измерении давления земной атмосферы. Толща атмосферы, а это десятки километров, давит на все тела, и это давление как раз и измеряет барометр. А по изменению барометрического давления можно судить о предстоящем изменении погоды. Как правило, эти изменения происходят несколько раньше, чем меняется погода, поэтому можно заранее предсказать, будет ли завтра моросить дождик (преобладание областей низкого давления – циклоны) или светить яркое солнце (области высокого давления – антициклоны).
Барометры бывают жидкостные и анероиды (то есть безжидкостные). И принцип их работы в целом одинаков. Только в первом случае барометрическое давление фиксируется по изменению в сосуде уровня жидкости, на которую давит атмосфера, а во втором – по деформации герметичного металлического гофрированного контейнера, в котором создано разряжение. При повышении атмосферного давления контейнер немного сжимается, а при понижении – распрямляется. Изменение геометрии контейнера через рычажную систему передается на стрелку.
В быту в основном используют барометр анероид, т. к. он более компактен. Но более точными считаются жидкостные, а именно, ртутные барометры. Недаром измерение атмосферного давления проводится в эквиваленте высоты столбика ртути в ртутном барометре. Вы, наверное, не раз слышали в прогнозе погоды, что атмосферное давление составляет столько-то миллиметров ртутного столба. Даже если измерения проводились с помощью барометра-анероида, то его показания все равно указываются в эквиваленте столбика ртутного барометра. Несмотря на введение международной метрической системы, гектопаскали так и не смогли прижиться для определения атмосферного давления, как, впрочем, и бары, и старые добрые миллиметры ртутного столба используются сегодня.
С помощью показаний барометра можно не только предсказывать погоду, но и определять высоту над поверхностью земли. Поскольку с ростом высоты уменьшается давление атмосферы, то, зная величину падения барометрического давления на разных высотах, с помощью барометра можно определять высоту над поверхностью земли.
